3D-Druckermaterialien – Eine Übersicht über Materialien für den 3D-Druck

In diesem Artikel möchten wir Ihnen die gängigsten 3D-Druck-Materialien vorstellen. Für den 3D-Drucker stehen viele verschiedene 3D-Druck-Materialien zur Verfügung, die wir im Folgenden kurz darstellen möchten. 3D-Druck-Materialien unterscheiden sich in ihren physikalischen und thermischen Eigenschaften. Es ist daher nicht verwunderlich, dass jedes Material für den 3D-Druck seinen eigenen Zweck erfüllt. Weitere Unterschiede ergeben sich im Materialaufwand.

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Wer kennt sie nicht, unzerstörbare LEGO Steine? Es überrascht nicht, dass ABS-Kunststoffe eine der beliebtesten 3D-Druck-Materialien sind. ABS-Kunststoffe sind langlebig und leicht, relativ billig und in fast allen Farben erhältlich. Wie bei anderen Kunststoffen bilden sich beim Schmelzen Dämpfe, die nicht direkt eingeatmet werden dürfen. Wenn Sie eine sichere Alternative zu Hause verwenden möchten, ist PLA eine gute Option. ABS 3D-Druck-Materialien werden bei Temperaturen von 220 ° C bis 250 ° C gedruckt, daher ist eine beheizte Druckschicht erforderlich, um den Materialkühlungsprozess zu steuern und Verformungen zu verhindern. ABS sollte während der Lagerung vor Feuchtigkeit geschützt werden, am besten in einer Vakuumverpackung.
Unter den 3D-Druck-Materialien für den Heimgebrauch sind PLA-Kunststoffe das am häufigsten verwendete Material für 3D-Drucker. Während der Produktion werden PLA-Pellets aus einem Extruder mit einem Filament in Form extrudiert. Bei der Verwendung in einem 3D-Drucker schmilzt das eigentliche harte Filament, um in dünnen Schichten aufgetragen zu werden. Typische Filamentdurchmesser sind 1,75 und 2,85 mm, manchmal 3,0 mm. Viel hängt von der Genauigkeit beim 3D-Druck ab. Übermäßige Abweichungen führen zu Störungen im Druckverlauf. Die PLA-3D-Druck-Materialien sind leicht, zu handhaben, schmelzen schlecht und sind je nach Hersteller auch umweltfreundlich. Da es sich bei PLA um einen Kunststoff auf Milchsäurebasis handelt, wird das natürliche Ausgangsmaterial (ohne Farbe oder Zusätze) unter Einwirkung von Umweltfaktoren zu seinen naturnahen Bestandteilen zurückkehren. PLA-Fäden sind in einer Vielzahl von Farbstoffen und Mischungen erhältlich, sodass keine Wünsche offenbleiben.
HIPS (High Impact Polystyrene) ist ein schlagzähes Polystyrol, das aus Gummi besteht. Je nach Hersteller werden dem Material Entflammungsschutzmittel zugesetzt, um die Brandgefahr zu verringern. Die HIPS-3D-Druck-Materialien werden beispielsweise zur Herstellung von Gehäusen für Computer, Telefone und Fernseher verwendet. Im 3D-Druck werden HIPS Kunststoffe als waschbares Trägermaterial verwendet. Wenn Sie ein Objekt mit überhängenden Strukturen bedrucken möchten, benötigen Sie das sogenannte "Trägermaterial", mit dem die Räume mit einem zweiten Extruder gefüllt werden. Dieses können sie später abgewaschen. Da HIPS-3D-Druck-Materialien auch in der Lebensmittelindustrie eingesetzt werden, sind sie völlig ungefährlich.
Polycarbonat iist dank seines Härtegrades ein sehr haltbares Material und für Anwendungen technischer Natur prädestiniert. Diese Substanz hält hohen Temperaturen von bis zu 150 ° C stand - ohne sich zu verformen. Polycarbonat 3D-Druck-Materialien nehmen aus der Luft Feuchtigkeit auf, was die Druckfestigkeit und Leistung beeinträchtigen kann. Für die Aufbewahrung eignen sich luftdichte Kartons.
Aluminium bedeutet unter den 3D-Druck-Materialien Leichtigkeit und Stabilität. Gleichzeitig ist es korrosionsbeständig, kann geschweißt werden, ist aber anfälliger für Materialermüdung als Stahl. Aluminium ist ebenso weniger hitzebeständig als Stahl. Der Schmelzpunkt liegt bei 660,4 Grad Celsius. Insbesondere wenn geringes Gewicht erforderlich ist, werden Aluminium-3D-Druck-Materialien verwendet. Diese Metalle werden unter anderem für mechanische Bauteile in der Luft- und Raumfahrtindustrie, in Fahrzeugen und Fahrrädern eingesetzt. Aluminium-Metalle werden hauptsächlich als Legierung für andere Metalle verwendet. Hierzu zählen beispielsweise Silizium und Magnesium Metalle. Diese Legierungen verbessern die physikalischen und mechanischen Eigenschaften der Metalle. Hersteller von 3D-Druck-Materialien bieten noch viel mehr Aluminiumlegierungen an, die durch ihre porenfreie, gleichmäßige Oberfläche und ihre besondere Härte überzeugen.
Kobaltchrom Metalle werden als Superlegierungen unter den 3D-Druck-Materialien bezeichnet. Diese 3D-Druck-Materialien finden sich in medizinischen Anwendungen und in Bauteilen für die Luft- und Raumfahrt und in Turbinen und Motoren. Dies sind äußerst feste 3D-Druck-Materialien, insbesondere unter dem Gesichtspunkt der Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit. Kobaltchrom-Metalle eignen sich auch für Kleinteile mit hoher Detailgenauigkeit.
Für den 3D-Druck können Sie neben der Kunststoffe auch Gips verwenden. Polymergips ist weiß, kann aber vor der Weiterverarbeitung lackiert werden. Nach der Verarbeitung ist er sehr hart, kann jedoch leicht brechen. Die Polymergips-Oberfläche sieht porös und sandartig aus. Für den Polymergips-3D-Druck mit Putz sollte eine Mindestwandstärke von 2 mm gewählt werden und die Schichtdicke sollte zwischen 0,089 und 0,102 mm liegen. Die Hitzebeständigkeit dieser 3D-Druck-Materialien beträgt 115 Grad Celsius. Polymergips-3D-Drucke werden zum Beispiel zur Herstellung von Präsentationsmodellen für Investoren, Häusermodellen und Gebäudekomplexen und für die Landschaftsplanung verwendet. Polymergips 3D-Druck-Materialien können aber auch in der Medizin und Biologie eingesetzt werden. Beim 3D-Druck eines Polymergips-Modells trägt die Walze zunächst eine dünne Schicht Polymergips-Pulver auf die Druckplatte auf. Danach drucken mit Farbbindern ausgestattete Druckköpfe die erste Schicht auf das Pulver auf. Darauf werden beide gemischt, worauf der Querschnitt des 3D-Modells aushärtet. Im nächsten Schritt wird die Trägerplatte um 0,1 mm abgesenkt, wodurch Platz für eine neue Schicht bleibt. Hier wird zuerst Pulver und anschließend die Substanz aufgetragen, die dann gemischt und wieder verfestigt wird. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis der Polymergips-Druck abgeschlossen ist.
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